CN104578380A - 一种基于mr16单片机的全数字化ups电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于MR16单片机的全数字化UPS电路，包括系统主电路和直流电压采样电路，所述系统主电路包括第一开关、第二开关、第一电阻、第一电容、第二电容、第三电容、第一三极管、第二三极管、第三三极管、第四三极管、第一稳压二极管、第二稳压二极管、第三稳压二极管、第四稳压二极管、变压器和电感。本发明一种基于MR16单片机的全数字化UPS电路，蓄电池组电压经全桥逆变电路逆变，再经工频变压器升压和滤波后输出，逆变器的输出电压经单片机采样及处理后，输出SPWM控制信号，控制切换电路完成电网电压与逆变器电压的相互切换，采用该电路的UPS稳定工作，切换时间短，各项性能指标均已达到UPS设计要求。

Description

一种基于MR16单片机的全数字化UPS电路

技术领域

本发明涉及一种UPS电路，尤其涉及一种基于MR16单片机的全数字化UPS电路。

背景技术

不间断电源，是一种储能装置，以逆变器为主要组成部分的恒压恒频的不间断电源，当事故停电时，UPS立即将机内电池的电能，通过逆变转换的方法向负载继续供应交流电，现如今大多数UPS电路仍然采用传统的由各种阻容元件组成控制电路，当其中任何一个阻容元件发生故障的时候都会使UPS电路不能够正常工作，可能会使UPS的工作不稳定和切换时间缓慢。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种基于MR16单片机的全数字化UPS电路。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

一种基于MR16单片机的全数字化UPS电路，包括系统主电路和直流电压采样电路，所述系统主电路包括第一开关、第二开关、第一电阻、第一电容、第二电容、第三电容、第一三极管、第二三极管、第三三极管、第四三极管、第一稳压二极管、第二稳压二极管、第三稳压二极管、第四稳压二极管、变压器和电感，所述第二开关的第一端与蓄电池组的正极连接，所述第二开关的第二端分别与所述第一开关的第一端和所述第一电阻的第一端连接，所述第一电阻的第二端分别与所述第一开关的第二端、所述第一电容的第一端、所述第二电容的第一端、所述第一三极管的集电极和所述第二三极管的集电极连接，所述第一电容的第二端分别与蓄电池组的负极、所述第二电容的第二端、所述第三三极管的发射极和所述第四三极管的发射极连接，所述第一三极管的发射极分别与所述第二三极管的集电极和所述变压器的一次绕组的第一端连接，所述第二三极管的发射极分别与所述第四三极管的集电极和所述变压器的一次绕组的第二端连接，所述变压器的二次绕组的第一端与所述电感的第一端连接，所述电感的第二端分别与所述第三电容的第一端、所述第一稳压二极管的负极和所述第二稳压二极管的正极连接，所述变压器的二次绕组的第二端分别与所述第三电感的第二端、电压正极输入端和所述系统主电路的正极输出端连接，所述第一稳压二极管的正极分别与所述第二稳压二极管的负极、电压负极输入端、所述第三稳压二极管的负极和所述第四稳压二极管的正极连接，所述第三稳压二极管的正极分别与所述第四稳压二极管的负极和所述系统主电路的负极输出端连接。

具体地，所述直流电压采样电路包括第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、二极管、第一光耦合器、第二光耦合器、第四电容、第五电容、第一放大器、第二放大器和单片机接口，所述第二电阻的第一端与蓄电池组正极连接，所述第二电阻的第二端分别与所述二极管的负极和所述第一光耦合器的第一输入端连接，所述第三电阻的第二端分别与所述二极管的正极和所述第一光耦合器的第二输入端，所述第一光耦合器的第一输出端接电压，所述第一光耦合器的第二输出端分别与所述第四电阻的第一端和所述第一放大器的正相输入端连接，所述第四电阻的第二端接地，所述第一放大器的反相输入端分别与所述第四电容的第一端和所述第五电阻的第一端连接，所述第四电容的第二端分别与所述第一放大器的输出端和所述第二光耦合器的第一输入端连接，所述第二光耦合器的第二输入端分别与所述第八电阻的第一端和所述第六电阻的第一端连接，所述第六电阻的第二端接地，所述第二光耦合器的第一输出端接电压，所述第二光耦合器的第二输出端分别与所述第五电阻的第二端和所述第七电阻的第一端连接，所述第七电阻的第二端接地，所述第八电阻的第二端与所述第二放大器的正相输入端连接，所述第二放大器的反相输入端分别与所述第二放大器的输出端和所述第九电阻的第一端连接，所述第九电阻的第二端分别与所述第五电容的第一端和所述单片机接口连接，所述第五电容的第二端接地。

本发明的有益效果在于：

本发明一种基于MR16单片机的全数字化UPS电路，蓄电池组电压经全桥逆变电路逆变，再经工频变压器升压和滤波后输出，逆变电压或电网电压通过切换开关向负载供电，逆变器的输出电压经交流电压传感器反馈给单片机接口，经单片机采样及闭环控制运算，获得相应的SPWM控制信号输出，该单片机同时完成对电网电压的采样以判断电网故障与否，根据判断再控制切换电路完成电网电压与逆变器电压的相互切换，采用该电路的UPS稳定工作，切换时间短。

附图说明

图1是本发明一种基于MR16单片机的全数字化UPS电路的系统主电路的电路图；

图2是本发明一种基于MR16单片机的全数字化UPS电路的直流电压采样电路的电路图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：

如图1所示，本发明一种基于MR16单片机的全数字化UPS电路，包括系统主电路和直流电压采样电路，系统主电路包括第一开关K1、第二开关K2、第一电阻R1、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第一三极管VT1、第二三极管VT2、第三三极管VT3、第四三极管VT4、第一稳压二极管ZD1、第二稳压二极管ZD2、第三稳压二极管ZD3、第四稳压二极管ZD4、变压器T和电感L，第二开关K2的第一端与蓄电池组的正极连接，第二开关K2的第二端分别与第一开关K1的第一端和第一电阻R1的第一端连接，第一电阻R1的第二端分别与第一开关K1的第二端、第一电容C1的第一端、第二电容C2的第一端、第一三极管VT1的集电极和第二三极管VT2的集电极连接，第一电容C1的第二端分别与蓄电池组的负极、第二电容C2的第二端、第三三极管VT3的发射极和第四三极管VT4的发射极连接，第一三极管VT1的发射极分别与第二三极管VT2的集电极和变压器T的一次绕组的第一端连接，第二三极管VT2的发射极分别与第四三极管VT4的集电极和变压器T的一次绕组的第二端连接，变压器T的二次绕组的第一端与电感L的第一端连接，电感L的第二端分别与第三电容C3的第一端、第一稳压二极管ZD1的负极和第二稳压二极管ZD2的正极连接，变压器T的二次绕组的第二端分别与第三电感L的第二端、电压正极输入端和系统主电路的正极输出端连接，第一稳压二极管ZD1的正极分别与第二稳压二极管ZD2的负极、电压负极输入端、第三稳压二极管ZD3的负极和第四稳压二极管ZD4的正极连接，第三稳压二极管ZD3的正极分别与第四稳压二极管ZD4的负极和系统主电路的负极输出端连接。

如图2所示，直流电压采样电路包括第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、二极管D、第一光耦合器OC1、第二光耦合器OC2、第四电容C4、第五电容C5、第一放大器A1、第二放大器A2和单片机接口AD，第二电阻R2的第一端与蓄电池组正极连接，第二电阻R2的第二端分别与二极管D的负极和第一光耦合器OC1的第一输入端连接，第三电阻R3的第二端分别与二极管D的正极和第一光耦合器OC1的第二输入端，第一光耦合器OC1的第一输出端接电压，第一光耦合器OC1的第二输出端分别与第四电阻R4的第一端和第一放大器A1的正相输入端连接，第四电阻R4的第二端接地，第一放大器A1的反相输入端分别与第四电容C4的第一端和第五电阻R5的第一端连接，第四电容C4的第二端分别与第一放大器A1的输出端和第二光耦合器OC2的第一输入端连接，第二光耦合器OC2的第二输入端分别与第八电阻R8的第一端和第六电阻R6的第一端连接，第六电阻R6的第二端接地，第二光耦合器OC2的第一输出端接电压，第二光耦合器OC2的第二输出端分别与第五电阻R5的第二端和第七电阻R7的第一端连接，第七电阻R7的第二端接地，第八电阻R8的第二端与第二放大器A2的正相输入端连接，第二放大器A2的反相输入端分别与第二放大器A2的输出端和第九电阻R9的第一端连接，第九电阻R9的第二端分别与第五电容C5的第一端和单片机接口AD连接，第五电容C5的第二端接地。

本发明一种基于MR16单片机的全数字化UPS电路的工作原理如下所示：

在蓄电池组和滤波电容之间设计了由第一电阻R1和第一开关K1组成的合闸软启动电路，是为了防止在开机瞬间蓄电池组对第一电容C1充电所产生的冲击电流而设的。第一开关K1由单片机控制，通常单片机在复位后延时一段时间，检测直流母线电压达到一定值后，再使第一开关K1吸合，短接第一电阻R1，完成合闸软启动。为了保护蓄电池组，防止过度放电，需要对直流侧电压进行实时检测。直流侧电压的采样电路有多种形式，为了提高系统的可靠性，最好对主电路和控制电路进行电隔离。本系统对直流侧电压的采样，为了使主电路和控制电路隔离，并且不增加控制电路的难度和复杂度，本发明采用了双光耦隔离的采样电路，直流电压经过光耦隔离降压后输入到单片机接口AD，实现高精度的直流电压隔离采样。

Claims (2)

1.一种基于MR16单片机的全数字化UPS电路，其特征在于：包括系统主电路和直流电压采样电路，所述系统主电路包括第一开关、第二开关、第一电阻、第一电容、第二电容、第三电容、第一三极管、第二三极管、第三三极管、第四三极管、第一稳压二极管、第二稳压二极管、第三稳压二极管、第四稳压二极管、变压器和电感，所述第二开关的第一端与蓄电池组的正极连接，所述第二开关的第二端分别与所述第一开关的第一端和所述第一电阻的第一端连接，所述第一电阻的第二端分别与所述第一开关的第二端、所述第一电容的第一端、所述第二电容的第一端、所述第一三极管的集电极和所述第二三极管的集电极连接，所述第一电容的第二端分别与蓄电池组的负极、所述第二电容的第二端、所述第三三极管的发射极和所述第四三极管的发射极连接，所述第一三极管的发射极分别与所述第二三极管的集电极和所述变压器的一次绕组的第一端连接，所述第二三极管的发射极分别与所述第四三极管的集电极和所述变压器的一次绕组的第二端连接，所述变压器的二次绕组的第一端与所述电感的第一端连接，所述电感的第二端分别与所述第三电容的第一端、所述第一稳压二极管的负极和所述第二稳压二极管的正极连接，所述变压器的二次绕组的第二端分别与所述第三电感的第二端、电压正极输入端和所述系统主电路的正极输出端连接，所述第一稳压二极管的正极分别与所述第二稳压二极管的负极、电压负极输入端、所述第三稳压二极管的负极和所述第四稳压二极管的正极连接，所述第三稳压二极管的正极分别与所述第四稳压二极管的负极和所述系统主电路的负极输出端连接。

2.根据权利要求1所述的基于MR16单片机的全数字化UPS电路，其特征在于：所述直流电压采样电路包括第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、二极管、第一光耦合器、第二光耦合器、第四电容、第五电容、第一放大器、第二放大器和单片机接口，所述第二电阻的第一端与蓄电池组正极连接，所述第二电阻的第二端分别与所述二极管的负极和所述第一光耦合器的第一输入端连接，所述第三电阻的第二端分别与所述二极管的正极和所述第一光耦合器的第二输入端，所述第一光耦合器的第一输出端接电压，所述第一光耦合器的第二输出端分别与所述第四电阻的第一端和所述第一放大器的正相输入端连接，所述第四电阻的第二端接地，所述第一放大器的反相输入端分别与所述第四电容的第一端和所述第五电阻的第一端连接，所述第四电容的第二端分别与所述第一放大器的输出端和所述第二光耦合器的第一输入端连接，所述第二光耦合器的第二输入端分别与所述第八电阻的第一端和所述第六电阻的第一端连接，所述第六电阻的第二端接地，所述第二光耦合器的第一输出端接电压，所述第二光耦合器的第二输出端分别与所述第五电阻的第二端和所述第七电阻的第一端连接，所述第七电阻的第二端接地，所述第八电阻的第二端与所述第二放大器的正相输入端连接，所述第二放大器的反相输入端分别与所述第二放大器的输出端和所述第九电阻的第一端连接，所述第九电阻的第二端分别与所述第五电容的第一端和所述单片机接口连接，所述第五电容的第二端接地。